宋仁乾 浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司, 杭州 310007

人工挖孔擴(kuò)底樁現(xiàn)場試驗(yàn)研究

宋仁乾 浙江綠城建筑設(shè)計(jì)有限公司, 杭州 310007

本文在3根人工挖孔擴(kuò)底樁靜荷載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究了不同擴(kuò)底直徑樁的承載力性狀，分析了人工挖孔擴(kuò)底樁承載力的發(fā)揮情況，通過分析表明增加人工挖孔擴(kuò)底樁的擴(kuò)底直徑有利于提高樁的承載力。但擴(kuò)底直徑越大，樁在相同的歸一化應(yīng)力下的位移越大，擴(kuò)底直徑增大造成了單位端阻力的降低。另外，由于人工挖孔擴(kuò)底樁樁端清理干凈，其發(fā)揮樁端承載力所需的位移較小。

人工挖孔擴(kuò)底樁;靜載試驗(yàn);承載力;擴(kuò)底直徑

前言

近年來，人工挖孔擴(kuò)底樁被廣泛地應(yīng)用于工程施工中，其主要特點(diǎn)是直徑大、單樁承載力高，施工質(zhì)量易得到保證，施工機(jī)械簡單，造價(jià)低等，已經(jīng)成為高層建筑施工、公路橋梁施工的一種重要的基礎(chǔ)形式[1]。

目前國內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者對(duì)人工挖孔擴(kuò)底樁進(jìn)行了研究。侯超群等人[2]通過現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)研究了人工挖孔擴(kuò)底樁樁側(cè)摩阻力、樁端摩阻力的發(fā)揮特性及其荷載、沉降規(guī)律?；糁痉糩3]在分析了人工挖孔擴(kuò)底樁受力機(jī)理的基礎(chǔ)上提出了一種計(jì)算其豎向承載力的方法。周馮萍等[4]對(duì)大直徑人工挖孔擴(kuò)底樁的設(shè)計(jì)計(jì)算、構(gòu)造要求等進(jìn)行了闡述。王皓等[5]分析了人工挖孔擴(kuò)底樁的承載力性狀，提出了解決擴(kuò)底樁施工中的幾個(gè)問題。但目前對(duì)不同擴(kuò)底直徑的人工挖孔樁的研究較少。筆者在分析人工挖孔擴(kuò)底樁受力機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過3根人工挖孔擴(kuò)底樁的現(xiàn)場試驗(yàn)研究了不同擴(kuò)底直徑下人工挖孔樁性狀的不同，為人工擴(kuò)底挖孔樁的設(shè)計(jì)提供了很好的參考。

1 人工挖孔擴(kuò)底樁的受力機(jī)理

當(dāng)人工挖孔樁樁端作用荷載后，樁的摩擦力先發(fā)揮，隨著荷載的增加，樁側(cè)摩阻力承擔(dān)的荷載比例相對(duì)減小，樁端阻力分擔(dān)的比例相對(duì)增大，當(dāng)樁頂位移超過一定值以后，增加的荷載全部由樁端承擔(dān)。人工挖孔樁的樁端承載力占整個(gè)樁承載力的很大一部分，因此對(duì)人工挖孔樁進(jìn)行擴(kuò)底是增加樁承載力的有效措施。

2 工程概況

本試驗(yàn)場地為杭州市某工程，主樓為16層，地下室1層，主體結(jié)構(gòu)采用框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用人工挖孔擴(kuò)底樁，樁徑為Φ 800mm（擴(kuò)底），樁身采用C30砼，持力層為中風(fēng)化含角礫石英砂巖，入持力層深度為2.5m。設(shè)計(jì)要求單樁承載力為3050kN、3800kN，為了檢驗(yàn)3根樁的承載力，對(duì)3根樁進(jìn)行了現(xiàn)場靜荷載試驗(yàn)。該場地的土工參數(shù)如表1所示。

表2 試樁參數(shù)表

本實(shí)驗(yàn)共選取了3根Φ800擴(kuò)底直徑分別為1100mm、1200mm、1400mm的樁進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)采用堆載-反力架裝置，并用慢速維持荷載法進(jìn)行試驗(yàn)。3根試樁的參數(shù)如表2所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過3根試樁的靜荷載試驗(yàn)，得到了3根樁的樁頂荷載位移曲線如圖1所示。

從圖1中可以看出，三根試樁的承載力良好，B22樁在最大荷載6100kN時(shí)樁頂累計(jì)沉降10.30mm，卸載后殘余沉降量為5.69mm；B48樁在最大荷載5100kN時(shí)樁頂累計(jì)沉降12.48mm，卸載后殘余沉降量為8.24mm；B13樁在最大荷載4700kN時(shí)樁頂累計(jì)沉降12.08mm，卸載后殘余沉降量為7.47mm。可以看出，隨著擴(kuò)底直徑的增大，樁的承載力注漿提高，因此增大人工挖孔樁的擴(kuò)底直徑有利于提高樁的承載力。

圖1 樁頂荷載位移曲線

為了進(jìn)一步研究擴(kuò)底直徑對(duì)樁承載力的影響，將樁頂荷載用擴(kuò)底直徑進(jìn)行歸一化處理，得到歸一化的樁頂應(yīng)力位移曲線如圖2所示。從圖2中可以看出，擴(kuò)底直徑越大，樁在相同的歸一化應(yīng)力下的位移越大，這說明雖然擴(kuò)底有利于增加樁端承載力，但另一方面擴(kuò)底直徑增大將會(huì)造成單位端阻力的降低，存在一定的尺寸效應(yīng)。

圖2 歸一化后的樁頂應(yīng)力位移曲線

為了對(duì)比不同位移下樁承載力的發(fā)揮情況，分別給出了位移為0.5%樁徑（4mm）時(shí)和1%樁徑（8mm）時(shí)樁頂所對(duì)應(yīng)的承載力，如表3所示，可以看出0.5%D對(duì)應(yīng)的承載力已經(jīng)達(dá)到樁計(jì)算極限承載力的0.5%，1%D對(duì)應(yīng)的承載力能達(dá)到樁計(jì)算極限承載力的85%。而對(duì)于普通的鉆孔灌注樁來說0.5%～1%D僅是側(cè)阻完全發(fā)揮時(shí)的位移，端阻完全發(fā)揮要到5%D，因此可以看出人工挖孔擴(kuò)底樁的樁端承載力在很小的位移下就能充分發(fā)揮。主要原因可能是樁端清理干凈，樁底與持力層有很好的接觸。

4 結(jié)語

筆者在3根人工挖孔擴(kuò)底樁靜荷載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究了不同擴(kuò)底直徑樁的承載力性狀，分析了人工挖孔擴(kuò)底樁承載力的發(fā)揮情況，通過上面分析，得出以下主要結(jié)論：

4.1 增加人工挖孔擴(kuò)底樁的擴(kuò)底直徑有利于提高樁的承載力。

4.2 擴(kuò)底直徑越大，樁在相同的歸一化應(yīng)力下的位移越大，擴(kuò)底直徑增大造成了單位端阻力的降低。

4.2.3 由于人工挖孔擴(kuò)底樁樁端清理干凈，其發(fā)揮樁端承載力所需的位移較小。

表1 試驗(yàn)場地的土工參數(shù)

表3 樁承載力對(duì)比表

[1]張忠苗. 樁基工程[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2007

[2]侯超群，王曉謀，蘇慶國.人工挖孔樁擴(kuò)底樁軸向靜荷載試驗(yàn)研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2006,29(12).1552～1555

[3]霍志芳.人工挖孔樁擴(kuò)底樁豎向承載力的計(jì)算[D].長安大學(xué),2002

[4]周馮萍，駱騰兵.大直徑人工挖孔擴(kuò)底樁的應(yīng)用[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),1999,7(2).27～31

[5]王皓，張季如，孫以國.人工挖孔擴(kuò)底樁設(shè)計(jì)及施工[J].武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,18(1).95～98

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.03.022

宋仁乾，碩士，工程師，一級(jí)注冊結(jié)構(gòu)師。